TLA的特性与国内外应用概况

摘 要:介绍了TL 的特性,结合国内外TL 改性沥青的应用概况,分析了它所具有的独特路用性能,并和SBS改性沥青的价格进行对比,对TLA在我国的推广应用前景做了进一步展望。

关键词:TL ,改性沥青,桥面铺装,重载交通

TL 是Trinidad Lake Asphalt(特立尼达湖沥青)的简称,它是世界上最有名的一种天然沥青,产于南美洲特立尼达岛。1999年我国江阴长江大桥采用TLA改性沥青作为桥面铺装的主要材料后,以此为契机,TL 此后大量使用在高速公路、桥面铺装、机场跑道等重要工程上。

1 TLA的特性
1)TL 含有35%~39%的矿物质(灰),其针人度、延度非常小。2)TLA沥青的软化点高达95℃ ~99℃ ,比普通石油沥青的高1倍左右;其液化时间也比石油沥青的长许多,混合温度高达170℃ ~180℃ 。3)TL 沥青成分中沥青质和芳香芬含量较高,这正是石油沥青所缺乏的。同时它常年与环境共存,性质很稳定,因而TIA 改性沥青混凝土具有良好的高温稳定性、低温抗裂性和耐久性。此外,TLA还具有优越的抗剥落性能。4)相比石油沥青的溶胶结构,TLA具有更多的凝胶体,胶体不稳定指数为0.68。由于其特有的微观尺寸和沥青质的性质,TLA提高了改性后沥青的结构性能和降低了结合料的温度敏感性。5)TLA的密度大(1.39 g/cm3~1.44 g/cm3),液化后的TLA混合沥青储存时,TL 沥青中的矿物质易沉淀而影响混合沥青的质量。同时,TLA的稠度大,使得TLA混合沥青从管子流人拌合锅的速度慢,从而使混合料拌合时间比正常的增加10 s左右_1 J。

2 TLA在国外的应用概况
TL 改性沥青在国外从19世纪末期就开始应用了。1880年,美国华盛顿特区在几个城市街道的路面工程中已应用了TLA。此后更多的是应用在重交通路段,包括飞机场、桥面铺装、高速公路等。纽约和新泽西州的运输部在承受大面积极繁重负荷的区域,如桥面铺装、斜坡匝道、公共汽车枢纽站及其他类似的地方应用了TLA,包括乔治华盛顿大桥、林肯隧道、肯尼迪机场和拉瓜迪机场的跑道。经过12年的使用证明,由于没有出现明显的变形、开裂和泛油推挤,粘结剂的粘韧性抵挡了寒冬及酷暑不同气候的变化,反而减少了维修养护的费用。

在英国,伦敦的主要街道和高速公路在热压式沥青混凝土路面上普遍应用了TLA改性沥青,从而能抵挡慢速重型车辆引起的变形,提高抗滑性能和使用周期,许多高速公路的服务寿命已经超过30年。Humber大桥在1981年采用TLA改性沥青玛蹄脂铺设后,一直运作良好,大多数情况下不需要维护。在德国,柏林和几个州的高速公路、环城公路的几百公里路面上使用了TLA改性沥青,其混合料包括浇筑式沥青混凝土和沥青玛蹄脂。在30多年的应用中,表现出在极寒冷的气候条件下很低的温度敏感性
和粘结剂的韧性,节省了大量的结构维护费用。

3 TLA在国内的应用概况
我国早在20世纪70年代~80年代曾经对特立尼达湖沥青表示过浓厚的兴趣,交通部曾组织北京、河北、山西、浙江、江苏等许多地方都铺筑过TL 改性沥青的试验路段,显示出其具有良好的路用性能。

“七五”国家科技攻关期间,为了解决我国修建高速公路的优质沥青缺乏问题,交通部组织了代表团专程赴英国对TLA改性沥青进行过技术考察,参观了施工现场,并切实感到TLA改性沥青的各种优越性,但是当时由于价格昂贵,未能在中国引进及大面积推广。

TLA改性沥青真正在我国大陆大批量使用是从1999年建成江阴长江大桥以后。当时江阴长江大桥采用的TIA 和普通石油沥青的掺配比例是7:3,由于其表现出了令业内人士欣喜的路用性能,之后2001年建成通车的珠海淇澳大桥也采用了相同掺配比例,铺设了5 CITI厚的TL 混合沥青混凝土,自验收通车至今,铺装层经历了雨(台风)季和炎热高温的考验,目前没有发现车辙裂缝,也未发现烂边、摊挤等损坏。此外,重庆嘉陵江大桥、钱塘江大桥、东海大桥也采用了TIA 改性沥青。

北京在2002年对二环路进行大修的时候,上面层采用了SMA-13混合料,结合料采用“TL +SBS”复合改性沥青,进一步提高了TL 改性沥青混合料的某些性能指标,发挥了TL 和SBS各自的优势,从而满足了对沥青路面所提出的近乎矛盾的、十分苛刻的既耐高温又耐低温的要求。在2003年对三环进行大修的时候,全长48 km的路段全部采用TLA改性沥青,至今使用性能良好,得到了业内人士的普遍赞赏。之后号称“中国都市第一环”的武汉绕城高速公路东北段94 km 的中面层采用6 CITI厚
的TLA混合沥青混凝土,其中TL 与普通重交沥青的比例为1:3。湖沥青在市政工程上的成功应用主要归功于其行车噪声小,舒适有弹性和刹车不打滑这几大优点。
机场建设方面,北京的首都机场、香港启德机场、赤腊角国际机场还有上海的虹桥机场也采用了TLA改性沥青作为其加铺罩面的主要材料,因为其能满足机场跑道抗高温、抗低温和抗疲劳开裂的要求,又具有强度高、凝结性能好、冷却快的特性。

此外,国内一些单位也积极对TLA的路用性能展开研究,东南大学的倪富健教授针对TL 的特性,研究了TL +SBS复合改性沥青的掺配工艺、掺配比例,同时还通过沥青混合料性能试验,研究了掺配TL 对混合料高、低温及强度性能的影响,发现动稳定度较SBS改性沥青提高71.14%,且总变形量明显减少,低温弯曲破坏应变提高20%,劈裂强度提高43.18%。另外,通过AAPA进行沥青加铺层反射裂缝试验研究发现混合料的疲劳寿命提高57.14%。综合各种结果表明,TLA复合改性沥青在混合料高温性能、强度性能以及疲劳性能方面提高尤其显著,同时低温抗裂性和水稳性等其他方面都得到了良好的改善 3。

2006年初山西省交通规划勘察设计院等单位完成了《特立尼达湖沥青应用研究》,该项目紧密结合山西省重载交通特点,试验研究了70号和90号重交通沥青在不同掺量下特立尼达湖沥青及其混合料的路用性能,并采用了多级嵌挤密级配理论进行沥青混合料矿料级配设计,为性能良好的沥青混凝土提供了科学的设计依据。该项目的创新点主要有:对颗粒状的TLA沥青,进行了较为系统的室内试验研究,并与块状的TLA沥青进行了性能对比,简化了工艺,改善了效果。该研究成果在太旧高速公路大修
工程中得到应用,经济效益与社会效益明显。

4 1LA改性沥青经济效益分析以及在我国的应用前景总结所有应用TLA改性沥青铺设的路面均具有下列特性[4]:
1)结合料具有持久的稠度特性(耐老化)且温度敏感性降低;2)提高高温条件下的动稳定度和承载能力;3)改善了繁重荷载下的变形抵抗性;4)改善了寒冷地区及繁重荷载下的开裂抵抗性;5)在各种气候条件下均具有良好的韧性;6)提高了燃料油渗漏的抵抗性;7)行车噪音小,舒适且富有弹性;8)使用周期长,可达20年~50年的服务寿命。

之前影响TLA大范围推广的主要原因是价格因素,不过时至今日,国内外沥青价格已经有了相当大的变化,市场上也陆续出现了许多聚合物改性沥青。两者价格相差不多,再加上TLA改性沥青出色的路用性能和建成后较低的养护费用,在我国寒冷地区、重载交通、市政工程和机场道路方面将会有非常好的推广应用前景。如果经济条件允许,部分地区甚至可以采用TLA+SBS复合改性沥青。

参考文献:
[1]朱国中.TLA混合沥青桥面铺装层配比设计及施工监控[J].工程质量,2002(2):31—32.
[2]沈金安.特立尼达湖沥青及其应用前景[J].国外公路,2000,20(2):28—31.
[3]倪富健.TLA复合改性沥青混合料路用性能研究[J].公路交通科技,2005,22(1):13—16.
[4]沈金安.特立尼达湖改性沥青的性能[J].国外公路,2000,20(3):30—32.

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